弱耦合区下紧束缚模型中玻色-费米系统超辐射相变的多样性

我们对一维紧束缚电子链内禀耦合到单模光学腔的超辐射相变相关的动力学多样性进行了全面分析。通过 Peierls 替换采用量子化的电磁矢量势，规范不变的耦合玻色-费米系统促进了动量依赖的超辐射跃迁，并有效避免了通常在 Dicke 类模型中观察到的二阶虚假相变。该系统中的量子相变以稳定的动力学为特征，包括腔模的位移与压缩以及固体链中电子动量的重新分布。与包含原子气体的多模腔 QED 系统不同，这种单模光学构型揭示了包括多稳态和自发对称性破缺多样性在内的一系列非线性现象。该设置允许在弱耦合区对超辐射相进行精确操控，有效减轻了量子涨落发散的不利影响。这些量子相变的多样属性增强了我们对可调谐量子固态器件的理解，并突显了其在量子信息处理和计量学中的潜在应用。